平煤二矿2.4 Mta新井设计-大断面硬岩巷道快速掘进技术.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流平煤二矿2.4 Mta新井设计-大断面硬岩巷道快速掘进技术.精品文档.中 国 矿 业 大 学本科生毕业设计姓 名： 学 号： 学 院： 矿业工程学院 专 业： 采矿工程 设计题目： 平煤二矿2.4 Mt/a新井设计 专 题： 大断面硬岩巷道快速掘进技术 指导教师： 职 称： 讲 师 2012年6月 徐州中国矿业大学毕业设计任务书学院 矿业工程学院 专业年级 采矿工程2008级 学生姓名 任务下达日期：2012年1月8日毕业设计日期：2012年3月12日 至 2012年6月8日毕业设计题目： 平煤二矿2.4 Mt/a新井设计-毕业设计专题题目：

2、 大断面硬岩巷道快速掘进技术毕业设计主要内容和要求：以实习矿井平煤股份二矿条件为基础，完成平煤二矿2.4Mt/a新井设计。主要内容包括：矿井概况、矿井工作制度及设计生产能力、井田开拓、首采区设计、采煤方法、矿井通风系统、矿井运输提升等。结合煤矿生产前沿及矿井开拓情况，撰写一篇关于大断面硬岩巷道快速掘进技术的专题论文。完成2010年国际岩石力学与采矿科学杂志上与采矿有关的科技论文翻译一篇，题目为“Stress analysis of longwall top coal caving”，论文5171字符。院长签字： 指导教师签字：摘 要本设计包括三个部分：一般部分、专题部分和翻译部分。一般部分为平

3、煤二矿2.4 Mt/a新井设计。平煤二矿开位于河南省平顶山市，交通便利。井田走向（东西）长约4.9 km，倾向（南北）长约5.4 km，井田总面积为25.34km2。主采煤层为四21（戊10）煤，倾角68，平均7。煤层平均厚度为3.65 m。井田地质条件较为简单。井田工业储量为249.57Mt，矿井可采储量237.24 Mt。矿井服务年限为70.61a，涌水量不大，矿井正常涌水量为548 m3/h，最大涌水量为1070 m3/h。矿井相对瓦斯涌出量为5.94 m3/t，为低瓦斯矿井。井田为双立井单水平开拓。大巷采用胶带运输机运煤，辅助运输采用无轨胶轮车运输。矿井通风方式为中央分列式和并列式通风

4、。矿井年工作日为330 d，工作制度为“四六”制。专题部分题目为大断面硬岩巷道快速掘进技术，从大断面硬岩巷道实际掘进中存在的问题出发，分别从破岩、装岩、转运、支护和施工组织管理等五个方面，提出了相应的优化方式和改进措施，从而加快大断面硬岩巷道的掘进速度。翻译部分是国际岩石力学与采矿科学杂志中关于综采放顶煤应力分析的论文，英文题目为Stress analysis of longwall top coal caving，中文题目为“长臂放顶煤采煤法应力分析”。关键词：立井；盘区；中央分列式通风ABSTRACTThe three parts is included in this design,i.

5、e.,the general part, special subject part and translation.The general part is a new design of Pingdingshan mine with a production of 2.4 million t/a. Pingdingshan mine lines in Pingdengshan city, HeNan province. The traffic of road and railway is very convenience to the mine. The run of the minefiel

6、d is 4.9 km ,the width is about 5.4 km, well farmland total area is 25.34 km2. No. 4 are the main coal seam, and its dip angle is 68, 7 for average. The thickness of the mine are about 3.65 m. The geological conditions of the minefield is relatively simple.The proved reserve of the minefield is 237.

7、24 Mt. The designed productive capacity is2.4 Mt/a, and the service life of the mine is 70.61 years. The normal water flow of the mine is 548 m3/h and the max flow of the mine is 1070 m3/h. The relative gas emission rate of the mineral well is 5.94 m3/t, for low gas mineral well.The well farmland is

8、 a single level with a shaft to expand. The coal is transported by the belt conveyer in the main roadway and 1 t mine car is used as the auxiliary transportation equipment. The way of mine ventilation is central boundary ventilation.The working system “four-six” is used in Pingdingshan mine. It prod

9、uces 330d/a.The title of the special subject part is “Fast excavation Tecnology of huge section hard rock tunnel”. The optimizing methods and measures to fast excavation Tecnology of huge section hard rock tunnel is developed from five depart:broking rock,loading rock,transporting rock,supporting an

10、d the organization of the constraction.The translated academic paper is about stress analysis in the international journal of rock mechanics and mining sciences. Its title is “Stress analysis of longwall top coal caving”.Keywords：shaft；mining area；central boundary ventilation目 录一般设计部分1 矿区概述及井田地质特征11

11、.1 矿区概述11.2 井田地质特征21.3 煤层特征72 井田境界与储量112.1 井田境界112.2 矿井储量计算113 矿井工作制度、设计生产能力及服务年限173.1 矿井工作制度173.2 矿井设计生产能力及服务年限174 井田开拓194.1 井田开拓的基本问题194.2 矿井基本巷道275 准备方式盘区巷道布置365.1 煤层地质特征365.2 盘区巷道布置及生产系统375.3 盘区车场选型设计416 采煤方法426.1 采煤工艺方式426.2 回采巷道布置547 井下运输557.1 概述557.2 盘区运输设备选择567.3 大巷运输设备选择578 矿井提升588.1 概述588.

12、2 主副井提升589 矿井通风与安全技术609.1 矿井通风系统选择609.2 矿井风量计算及风量分配639.3 矿井通风阻力689.4 矿井通风设备选型729.5 矿井灾害的防治措施7610 矿井基本技术经济指标78参考文献79专题设计部分1 绪论811.1 问题的提出与研究意义811.2 国内外硬岩巷道掘进技术研究现状821.3 主要研究内容及研究思路862 硬岩巷道快速掘进的制约因素及存在的问题862.1 钻眼爆破862.2 装岩与转运862.3 支护技术872.4 施工组织管理873 大断面硬岩巷道快速掘进技术873.1 钻眼爆破技术优化873.2 装岩运输技术优化903.3 支护技术

13、优化923.4 施工组织管理优化944研究主要结论95参考文献96翻译部分英文原文97中文译文107致谢115一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1 矿区概述1.1.1 交通位置平顶山二矿矿位于平顶山矿区中部，工业广场紧临平顶山市区北部程平路中段，行政区隶属平顶山市湛河区管辖。地理坐标东经1131630至1131930，北纬334500至334600。主井口坐标。X：3736839.31、Y：38435325.73、Z：+120。矿井工业广场，南距平顶山火车站约4km，该站向东至孟庙火车站约70km与京广线相接，向西至宝丰火车站约28km与焦枝线相连。平煤集团专用铁路通过矿口，并在宝丰和市郊

14、与国铁接轨。以平顶山市为中心，分别有高速公路、高等级公路通往许昌、郑州、南阳、洛阳与国道相连，同临近县及乡镇均有公路相通，交通极为便利，见图1-1。图1-1 交通位置图1.1.2 地形地貌平顶山矿区位于沙河和汝河之间的低山丘陵地带，四周均为平原，北高南低。二矿位于煤田中段南部。井田北部有平顶山，落凫山呈近东西向延伸，组成南北地表分水岭，海拔标高100490m，相对高差约390m，南部为山前缓倾斜平原，山坡平缓，坡度约35。1.1.3 气象条件区内属暖温带大陆性半湿润气候，夏季炎热，冬季寒冷，四季分明，据平顶山气象站历年资料：气 温：最高气温42.6（1966年7月19日），最低气温-18.8（

15、1955年1月30日），历年平均气温为14。降雨量：年最大降雨量1461.6mm（2000年），最小降雨量373.9mm（1966年），年平均降雨量742.6mm，月最大降雨量481.3mm（2000年7月）。最大连续降雨天数9天（1964年4月13日21日）。雨季集中在7、8、9三个月。蒸发量：年最大蒸发量2825mm（1959年），最小蒸发量1490.5mm（1964年）。月最大蒸发量408.9mm（1959年7月），月最小蒸发量40.7mm（1957年1月）。蒸发量大于降雨量。湿度和风速：平均绝对湿度13.5mm，平均相对湿度67%。冰冻期一般是11月到来年3月。最大冻土深度14cm（1

16、977年1月30日）。最大风速24m/s，平均风速2.8m/s。风向北西、北北西和北东，常年主风向以北东向为主。1.1.4 地表水文情况井田内无常年性地表水体，受地形的影响，近南北向冲沟发育，夏季多雨季节有少量水流汇入井田南缘湛河。南部有湛河、沙河向东流入淮河，沙河最大流量3000m3/s，旱季流量0.8m3/s，河床宽阔，坡降较小。地表水是地下水的主要补给来源之一，也是矿井充水的间接水源。区内常年性地表水体主要有:沙河、汝河、白龟山水库、白龟山水库北干渠（湛河）。沙河和汝河：位于矿区南部煤系地层之外，河床总体走向东西，由西向东经流，最大洪流量分别为3300m3/s、0.28m3/s。由于河床

17、底部为数百米的第四系沉积物，河水与含水层无直接水力联系；湛 河：位于矿区南部，为白龟山水库下游北干渠，开辟后与沙河连通，由西至东流经市区中南部，最大流量167m2/s。该渠垂直揭露寒武系或第三系泥灰岩，河水与地下水有一定的水力联系，西部水文单元矿井受其直接影响较大。由于锅底山断层的阻隔作用，位于矿区东部水文地质单元的各矿，矿井涌水量与湛河水量大小、水位升降直接关系不显著。白龟山水库：位于矿区西南部煤系地层外围，最大蓄水量6.49亿m3，因距煤系地层较远，对矿井充水无影响。1.1.5 供水水源矿井用水、主要包括井下生产用水、地面工业用水和居民生活用水，供水水源主要为本矿矿井与七矿矿井水。矿井水排

18、到地面后，部分进入沉淀池，经净化处理后，一部分返至井下，供洒水降尘、煤壁注水及井下其它用水，一部分用于地面建筑和绿化；部分进入水厂，经处理后，供地面工业与生活用水，供需基本平衡，但节约用水及加强水的循环利用，是缓解生产规模扩大、人口增长供需矛盾的主要措施之一。1.2 井田地质特征1.2.1 区域地质概况1）构造平顶山煤田处于秦岭纬向构造的东延部分，淮阳山字型构造的西翼反射弧顶部，在纬向构造和淮阳山字型的双重控制和影响下，形成了一系列轴向NW的复式褶皱，并发育以NW向为主的张扭性和压扭性断裂，伴有少量NE向张扭性断裂构造，其中李口向斜是平顶山煤田的主体构造。向斜周缘由NW和NE向的高角度正断层切

19、割。使煤田成为四周断陷盆地烘托的隆起断块，构成煤田的自然边界，断块内构造仍以断层为主，褶皱为辅。（1） 褶皱区内褶皱主要有：李口向斜、灵武山向斜、白石山背斜、襄郏背斜等。其中李口向斜是煤田的主体构造，轴向呈北西南东向延伸。该向斜东起襄城西南的焦赞、孟良寨之间，经李口镇向宝丰县赵官营方向延伸，的复式向斜。该向斜较宽缓，两翼大致对称，地层倾角北东翼815，南西翼615，局部达25。枢扭南东端收敛仰起，向北西倾伏，延伸75km以上。李口镇以东，向斜核部南翼，由平顶山落凫山马棚山龙山组成的低山顶部，出露二叠系上部与三迭系下部地层。 （2）断裂区内发育的控制性断裂构造主要有NWW和NNE向两组，NWW向

20、断裂有襄郟断层，霍堰断层及鲁叶大断层。襄郏断层为NE盘下降，SW盘上升的高角度正断层，地层断失约1000m，延展达40km，为平顶山煤田北部自然边界；鲁叶大断层为NE盘上升，SW盘下降的高角度正断层，延展约50km，并在新生代具有继承性活动，造成断陷槽地和相对隆起，使平顶山煤田呈宽条带状地垒格局。NNE向断裂主要有洛岗和郏县正断层。洛岗正断层，SE盘下降，NW盘上升，落差数百米至千余米；郏县正断层与洛岗断层倾向相反，为NW盘下降，SE盘上升的高角度正断层。2）地层平顶山煤田属华北地层区豫西分区渑池确山小区，经调查与勘探揭露，区域内发育的地层由老到新有：太古界变质岩系、上元古界震旦系、下古生界寒

21、武系、上古生界石炭二叠系、中生界三叠系及新生界第三第四系，见表3-1。其中石炭二叠系为区内主要含煤地层。区内大部分被第四系地层所覆盖，太古界变质岩系与上元古界震旦系，零星出露于平顶山煤田南部鲁叶断层以北和宝丰至鲁山一线以西。寒武系主要出露于平顶山煤田西部韩庄至梁洼以西，常王村四周及白龟山水库北侧，石炭二叠系在低山区有零星出露，三叠系仅零星出露于李口向斜核部南翼，由平顶山落凫山马棚山龙山组成的低山顶部。3）矿井地质构造复杂程度评定按照矿井地质条件分类依据与原则，以地质构造、煤层及其它开采地质条件为分类依据，其中，地质构造和煤层稳定程度是确定矿井地质条件类别的主要指标，其它开采地质条件为辅助指标。

22、井田范围内，大中型断裂构造较简单，20m以上断层仅3条，820m的断层4条，主要分布于井田浅部，对盘区、采面布置无影响。采掘揭露的小断层较发育，对采掘生产有一定影响，按分类标准构造复杂程度应属类（a）。褶皱构造欠发育，仅见煤层沿走向上的波状弯曲，局部可见宽缓小褶皱，对盘区划分和工作面布置无影响，应属类（b）。井田和相邻矿井无岩浆岩，应属类（c）。矿井开采的二2、二12、二11、二1和一5（己15、己15、己15己17和庚20）煤层，除较二2（己15）煤为不稳定煤层外，其它各煤层均为较稳定煤层，其中，较稳定煤层占全井田资源/储量的82.25，依据分类标准，全矿井应定为类（d）。上述各煤层，顶板大

23、部分砂质泥岩和砂岩，较平整和稳定，部分顶板为泥岩或有炭质泥岩伪顶，易随煤冒落，不易管理；底板主要为砂质泥岩和泥岩，泥岩底板相对松软，遇水易膨胀、底鼓，综合评价为中等稳定性顶底板类（e）。井田位于李口向斜南翼，总体为一向北缓倾斜的单斜构造，煤层倾角618。由南部（浅部）的1812，向北部（深部）逐渐变缓为86，应属缓倾斜煤层类（f）。井田各煤层在勘探及生产期间，尚未见有陷落柱或煤层被冲刷等现象，应属类（g）。依据上述各项指标，综合评价全矿井地质条件为类（abcd）。1.2.2 煤系地层及其层组划分区内主要含煤岩系属石炭系太原组、二叠系山西组、下石盒子组和上石盒子组，厚700余米，其中，以太原组、

24、山西组和下石盒子组含煤为主，自下而上共分为一（庚）、二（己）、四（戊）、五（丁）和六（丙）5个煤段，见图32。1） 石炭系 （C）本组为含煤地层第一含煤段，底界以铝土质泥岩与下伏地层呈平行不整合接触。顶界止于本组L1灰岩顶面。厚4775m，平均61.0m。主要由灰岩、泥岩、砂质泥岩、砂岩和煤层或煤线组成。含灰岩411层，常见7层，灰岩中，含燧石结核或燧石条带及蜓科及珊瑚、腕足类、海百合、苔藓虫和有孔虫动物化石。含煤513层，其中一5（庚20）煤层可采。绝大多数灰岩构成煤层的直接顶板，依据岩性组合特征划分为：下部灰岩段；中部砂泥岩段和上部灰岩段。2）二叠系（P）（1）山西组（P11）本组为石炭、

25、二叠系含煤地层第二含煤段，顶界为砂锅窑砂岩的底界面，与下伏太原组地层连续沉积。厚80119m，平均93.70m。以大占砂岩为界，分为上下两部分：下部主要由灰深灰色泥岩、砂质泥岩、细砂岩和煤组成。含煤34层，自下而上为二11（己17）、二12（己16）、二2（己15）和二3（己14）煤层。砂质泥岩，含豆状、瘤状菱铁矿结核及星点状黄铁矿和泥质鲕粒；砂岩具水平、波状、压扁状、透镜状及羽状交错层理。由以上沉积特征显示，该段地层应属潮坪沉积环境的产物。上部主要为砂岩夹少许泥岩，自下而上有：大占砂岩、香炭砂岩和小紫泥岩为其主要标志。大占砂岩：为灰色细中粒长石砂岩，以泥质及钙质胶结为主，层面上含大量白云母片

26、，楔形交错层理和羽状交错层理发育，其岩性和层位均较稳定，是确定二（己）煤层的良好标志层；香炭砂岩：为灰灰白色中厚层状细粗粒长石石英砂岩，碎屑颗粒分选性和磨圆度均较好，硅质胶结，具槽状和板状交错层理。顶部泥岩具鲕状结构，含有褐紫色斑块，俗称小紫泥岩。（2）下石盒子组（P12）本组包括含煤地层的四（戊）至六（丙）煤段，顶界位于田家沟砂岩的底界面，与下伏地层呈整合接触。厚252365m，平均308.67m。主要由灰灰白色泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、紫红色泥岩、细中粒砂岩及煤层和煤线组成。含煤1220层，其中主要可采煤层4层。由丰富的舌形贝化石表明，本组属三角洲平原沉积。图1-2 含煤地层柱状图1.2.3

27、 水文地质1）大气降水大气降水是地下水的主要补给水源之一，也是矿井充水的间接水源。区内属大陆性半湿润季风气候，年最大降水量1461.6mm，最小降水量373.9mm，年平均降水量742.6mm，月最大降水量481.3mm。雨季集中在夏季7、8、9三个月，约占年总降水量的70%。含煤地层发育区，由于煤层及其顶底板直接或间接充水含水层被第四系或上伏地层所覆盖，加之地形坡度较大，排泄条件良好，煤层顶底板含水层受大气降水的直接影响较小。位于矿区西南部的北渡山、九里山、扣皂山一带寒武系灰岩裸露区，是大气降水补给地下水的主要区域之一，其次井田南部灰岩隐伏区，大气降水通过第四系松散层入渗补给。地下水接受补给

28、后，通过岩溶裂隙侧向补给井田含水层。 2）地表水系沙河和汝河流经矿区的南部和北部边缘，沙河距矿区最近3.2km，最大洪峰流量3000m3/s，旱季流量0.8m3/s，汝河流经煤系之上，最大流量3000m3/s；旱季流量0.28m3/s，矿区既是两河的分水岭，两河又是本区的泄水带，河床下部为数百米的第四系沉积物，河水与煤系地层无水力联系。3）矿井直接充水含水层及其主要特征依据岩性组合特征与富水性，以及煤层与含水层之间的关系，按地层由老至新的顺序共分为以下7个含水层（组）：寒武系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层（组）、太原组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层（组）、二叠系二（己）煤段顶板砂岩孔隙裂隙含水层、二叠系四（戊

29、）煤段顶板砂岩孔隙裂隙含水层（组）、二叠系五（丁）煤段顶板砂岩孔隙裂隙含水层（组）、二叠系上统石千峰组平顶山砂岩孔隙裂隙含水层（组）、第四系松散孔隙含水层。1.2.4 其它有益矿物1）硫、磷硫含量，除一5（庚20）煤在4.5左右外，其它煤层均在1以下，磷及其它稀有元素含量较低，均达不到工业最低指标。 2）铝土质泥岩产于太原组底部山西式铁矿之上，井田内有部分钻孔揭露该层位，厚3.812.2m，平均厚5.53m。主要为浅灰灰白色，矿物成分以高岭石和一水硬铝石为主。下部黄铁矿增多，局部地段可富集成矿。经采样分析，铝硅比值仅为0.721.1，达不到工业品位。含铁量低的铝土质泥岩，可用作瓷土和耐火材料。

30、3）山西式铁矿位于太原组底部寒武统崮山组侵蚀风化面之上，为褐红色，多为褐铁矿，其分布与铝土泥岩大致相当，合铁量较低，局部可富集成矿，通过选矿，可用来制取硫酸。4）微量元素区内伴生的微量元素主要有锗、镓、铀、钍和钒等，经测定结果，其含量均达不到工业品位。1.2.5 地质勘探程度区内地质调查与历次勘探工作与相邻矿井无法截然分开，矿井开采的50年间，作了大量的补勘工作。先后共施工钻孔72个，总进尺14394.9m。通过勘探，钻孔密度不断增加，较严密的控制了构造、煤层赋存特征，查明了地下水的补径排条件，为矿井生产布局及延伸开采四21（戊10）煤层提供了较为可靠的地质依据。1.3 煤层特征1.3.1 煤

31、层特征区内含煤地层为石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。煤系地层总厚779.41m，含煤约60余层，常见40层左右，煤层总厚26.84m，含煤系数约3.4%。其中，一、二、四、五和六（庚、己、戊、丁和丙）煤段含主要可采煤层，其它煤段所含簿煤层或煤线，极不稳定，均不可采。主要可采和局部可采煤层达9层（包括分叉煤层），平均总厚18m，含煤系数2.3。1.3.2 可采煤层井田可采煤层由上至下包括：四21、二2、一5（戊9、己17、庚20）见表4-3。1）四21（戊10）煤层位于二叠系下石盒子组四（戊）煤段的中部，上距四22（戊9）煤层03.8m。煤厚1.684.29m，平

32、均3.65m。煤厚变异系数45.81，煤层可采性指数100，分布区内属不稳定全部可采煤层。四3、四22、四21和四1（戊8、戊9、戊10和戊11）煤层，区内分叉合并现象较突出。2）二11（己17）煤层位于山西组中下部，上距二12（己16）煤层012.7m。主要分布于井田北部及东北部二1（己16-17）煤层分叉区，煤厚0.534.33m，平均1.71m，煤层可采性指数0.98，变异系数38.02%，属较稳定大部分可采煤层。厚煤带主要分布于井田中部32和西部36线一带，簿煤带主要分布于井田东北部2826线之间。煤层结构较简单，一般不含夹矸，个别钻孔见1层夹矸。煤层顶板为泥岩，底板为泥岩或砂质泥岩。

33、3）一5（庚20）煤层位于太原组下部，上距二1（己16-17）煤层49.6467.17m，平均53.34m。全井田发育，层位稳定，煤厚0.263.9m，平均1.52m，煤层可采性指数0.86，煤厚变异系数48.07%，属较稳定大部分可采煤层。煤厚除南部相对较薄外，区内大部分地段较稳定。煤层结构较复杂，一般含13层夹矸，其中煤层上部1层夹矸较稳定。煤层顶板为L5灰岩，底板为泥岩或L6灰岩。煤厚分布频率。表1-1 主要可采煤层基本情况一览表层号煤层厚度(m)顶板岩性底 板岩 性煤层结构煤层间距(m)煤 层稳定性可采性两极值平均值层数厚度(m)两极值平均值四211.604.293.65泥岩泥 岩0简

34、单134.3162.2146.50不稳定全区可采二110.534.331.71泥岩泥岩与砂质泥岩01简单较稳定大部可采46.5267.1759.02一50.263.91.52灰岩泥 岩灰 岩12复杂较稳定大部可采4）煤的物理性质（1）四2（戊8-10）煤层煤为黑色，条痕为棕黑色，弱玻璃光泽，一般呈透镜状和线理状结构，层状构造，煤层结构较复杂，一般含25层夹矸，夹矸成分多为泥岩和砂质泥岩。原煤自然粒度粉煤占45.76%，散煤重0.88t/m3，平均容重1.45。原煤静止角37.6，摩擦角36.2。火焰试验为易燃、烟浓、焰长、体积膨胀、焦渣疏松。（2）二11（己17）煤层煤为黑色，条痕为棕黑色，玻

35、璃光泽，具水平层理和透镜状层理，有时可见黄铁矿沿层面分布，阶梯状断口，性脆，内生裂隙和外生裂隙均较发育，在裂隙面可见有白色和黄白色矿物薄膜，煤层结构较简单，一般不含夹矸，局部含夹矸13层，夹矸主要成分为泥岩。煤疏松易成粉末状， 机械强度低，原煤静止角39.5， 摩擦角31.4。散煤重0.75t/m3，平均容重为1.35。经火焰试验，为易燃、烟浓、焰长、体积强烈膨胀，焦渣疏松，粘结性较好。（3）一5（庚20）煤层煤为黑色，条痕为棕黑色，玻璃光泽，条带状结构，层状构造，性脆，内生和外生裂隙均较发育，成粉末和碎块状，平均容重为1.35。煤层结构较复杂，含夹矸13层，其中泥岩夹矸较稳定，煤中含较多的结

36、核状和分散状黄铁矿。据筛分试验，大块煤、中块煤、粉煤分别为2.38%、5.91%、61.16%。经火焰试验，为易燃、焰长、体积膨胀，焦渣疏松，具较好粘结性。（4）煤岩特征井田各煤层，煤的有机和无机显微组分，见表44、45。表1-2 主要煤层有机显微组分含量一览表煤层名称镜质组惰性组壳质组两极值平均值两极值平均值两极值平均值四2（戊9）538966(11)114527(16)2137(16)二2己15）499068(18)104129(18)0103(18)一5（庚20）849589(6)71711(6)00表1-3 主要煤层无机显微组分含量一览表煤层编号无 机 组 分镜质组油浸最大反射率Rma

37、x粘土类硫化物碳酸盐氧化类合计四2（戊9）72313(16)0040072(16)82315(16)1.10(1)二2（己15）4189(15)040021(5)02052310(15)1.16(1)一5（庚20）395(6)021(6)010(6)03106(6)1.301.351.32(2)5）煤的化学性质（1）水分井田各煤层水分含量平均在0.531.22%之间，其中，以五2（丁5-6）煤层最高，一5（庚20）煤层最低，精煤分析基水分0.71.41%，总的变化趋势是随煤化程度的增高而有所下降。（2）灰分井田各可采煤层，灰分产率多属中中高灰，达到工业要求。（3）挥发份（Vdaf）矿井开采的一

38、、二（庚、己）煤段各煤层，挥发分含量基本一致，两极值2538，平均值28.3。（4）胶质层厚度（Ymm）两极值变化较大（见表46），平均在21.1540.63之间，尤以一5（庚20）煤最高，两极值达25.256，平均40.50，二（己15）煤相对偏低，两极值达18.829.5，平均20.26，其它煤层相差较小。（5）硫分（Std）井田分布的各煤段可采煤层，除一5（庚20）煤，钻孔煤芯煤样与生产煤层煤样原煤干燥基全硫含量平均分别达4.90%、4.49%，属特高硫煤外，其它煤层，原煤干燥基全硫含量均在1.0%以下，属特低低硫煤，以特低硫为主；洗选结果，硫含量降低不显著。1.3.3 工艺性能1）发热

39、量井田开采的山西组与太原组的二2、二12、二11和一5（己15、己16、己17和庚20）煤层，原煤发热量平均分别为27.91MJ/kg、30.04MJ/kg、31.35MJ/kg和31.30MJ/kg，均属特高发热量煤。2）煤的粘结性矿井开采煤层二2（己15）、二12（己16）、二11（己17）和一5（庚20）煤，粘结指数均大于85，为强粘结性煤，焦渣特征等级为78，结焦性能好。原勘探时，经对单煤类铁箱样试验，井田内各煤层单煤炼焦效果不佳，焦炭块度皆不均匀，经小转鼓试验表明，大于M40在70%以上，其抗碎性较强。但小于M10均占10%以上，个别煤层高达35%，其耐磨性甚差，以焦炭耐磨指标衡量达

40、不到冶金焦炭质量标准。3）煤种分布井田主要可采煤层的工业牌号以肥煤和13焦煤为主。1.3.4 瓦斯井田在勘探阶段对钻孔煤层煤样进行了测试分析：矿井开采的二、一（己、庚）煤段煤层，瓦斯含量均在0.20m3/t以下。2006年一5（庚20）煤层瓦斯地质规律研究报告中，测定工作面及巷道煤层瓦斯含量为0.372.95 m3/t。，瓦斯成分主要以CH4和N2 为主，二者约占99.5以上，次为CO2。2006年度，矿井瓦斯等级鉴定结果为低瓦斯矿井，测定相对瓦斯涌出量为5.94m3/t，绝对瓦斯涌出量为16.49m3/min，240大巷以下掘进工作面有瓦斯涌出异常现象，无煤与瓦斯突出倾向。1.3.5 煤尘及

41、煤的自然发火1）煤尘爆炸性据一、四、六矿深部扩勘报告对煤尘爆炸性试验结果，二2和二1（己15和己1617）煤层，岩粉含量在8090和80时，火焰长度分别为80650mm和600mm，爆炸性指数分别为27.75和30.68，结论是有爆炸危险性。生产煤层煤样爆炸性指数测定结果，二（己）煤段煤层为3839，一5 （庚20）煤层为36，同样属煤尘爆炸性危险煤层。因此，生产中应采取有效预防措施，以保证安全生产。2）煤的自燃发火性区内各煤层属低中变质程度的烟煤，据一、四、六矿深部扩勘报告，二2和二1（己15和己1617）煤层着火温度，原样为355371，还原样为356373，差值T=6，属四类不易自燃煤层

42、。自然发火期约48个月，无发火实例，可定为无自燃发火煤层。一5（庚20）煤层自然发火期约23个月（估计值），1984年一5（庚20）22030风巷曾发生过自然发火现象，应定为有自燃倾向性煤层。1.3.6 地温、地压1）地温据一、四、六矿深部扩勘报告，平均地温梯度为3.07/100m。矿井目前开采标高在350m以上，测定水温在30以内。随着开采深度的增加，地温将会明显增高，在标高450500m将进入二级热害区。2）地压开采实践表明，矿压随深度增加而增大，无发现异常现象，属地压正常梯度。为避免矿压对生产的危害和影响，减少巷道维护费用，采取了跳采、沿空送巷等技术措施，取得了良好效果。2 井田境界与储

43、量2.1 井田境界 2.1.1 井田范围二矿主要开采二叠系下石盒子组四21（戊10）煤层、石炭系太原组一5（庚20）煤层和山西组二11（己17）煤层。自投产以来，井田边界与相邻矿井曾多次进行调整，西部浅部与三环公司、深部与四矿相邻；北部与一矿开采的五、四（丁、戊）煤段煤层呈压茬关系；东部与天力公司吴寨矿相邻；南部止煤层露头风氧化带，面积25.34km2。2.1.2 开采界限区内含煤地层为石炭系上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组和上统上石盒子组。煤系地层总厚779.41m，含煤约60余层，常见40层左右，煤层总厚26.84m，含煤系数约3.4%。其中，一、二、四（庚、己、戊）煤段含主要可采

44、煤层，其它煤段所含簿煤层或煤线，极不稳定，均不可采。主要可采和局部可采煤层达6层（包括分叉煤层），平均总厚18m，含煤系数2.3。所以计算储量煤层为四21（戊10）、二11（己17）、一5（庚20），矿井设计主要针对四21（戊10）煤。开采上限：-100m。开采下限：-750 m。2.1.3 井田尺寸井田走向长度的最大值为5.39km，最小为3.95 km，平均值为4.98 km。井田水平宽度的最大值为5.49km，最小为3.51 km，平均值为5.42 km。井田位于李口向斜南翼，总体为一向北缓倾斜的单斜构造，煤层倾角68。井田的水平面积为25.34 km2。2.2 矿井储量计算2.2.1

45、储量计算基础1）根据钱家营井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2）依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8 m；3）依据国务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4）储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05 m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法；6）煤层容重：一5（庚20）煤层容重为1.35 t/m3。二11（己17）煤层容重为1.39 t/m3，四21（戊10）煤层容重为1.45 t/m3。2.2.2 构造类型煤层内倾角为615，井田构造以断裂为主，为褶曲辅，大中型断裂构造较简单，主要分布于井田浅部，对现盘区、采面布置无影响。采掘揭露的小断层较发育，对采掘生产有一定影响。褶皱构造欠发育，仅见煤层沿走向上的波状弯曲，局部可见宽缓小褶皱，对盘区划分和工作面布置无影响。2.2.3 矿井工业储量